不同类型红松林的空间分布格局及异质性研究

【摘要】红松(Pinuskoraiensis)是我国重要的珍贵用材树种,广泛分布于我国东北三省的东部山区。以红松为主要树种的阔叶红松林是该区域的地带性顶级群落,具有不可替代的生态作用。由于长期的人为严重干扰破坏,导致了阔叶红松林面积蓄积急剧减少,其面积总量低于6%,蓄积总量低于10%,且呈岛状分布。为了保护和恢复阔叶红松林,开展群落结构和空间分布格局的分析研究尤为重要,将为阔叶红松林的可持续经营具提供科学的理论依据。本研究以核心分布区黑龙江凉水国家级自然保护区的典型红松林为研究对象,划分为红松天然林、红松纯林和红松针阔叶混交林3种类型,按照立地条件相近或相似的原则,详细调查了不同面积的长期观测固定标准地18块。系统地开展了主要树种种内和种间的相关性、不同龄级的空间分布格局和各龄级间的空间相关性、林木生长因子的空间分布格局、土壤和植被的空间异质性等研究,并对林木生长的空间模型进行预估,提出了最优的具有空间属性的林木生长空间模型GWR,具有创新性。红松林主要树种的种间空间分布相关性均以无明显相关性为主,个别树种间存在小尺度范围的空间正相关或负相关,红松作为优势树种,占据了大部分空间。采用O-ring统计函数对红松林龄级的空间分布格局研究表明,无论是各龄级内还是各龄级间都存在明显的空间异质性,只有平坡红松针阔叶混交林在Ⅰ、Ⅱ龄级上都存在着明显的空间正相关,且2个龄级间在小空间分布尺度上也存在着空间正相关关系。林木生长因子胸径、树高、冠幅和材积在各向同性时,红松天然林在整个空间尺度范围表现为明显的差异性；红松纯林在整个空间尺度范围与其它类型相比差异性相对较小；红松针阔叶混交林在个别尺度范围表现明显的差异性。除了平坡胸径以外,红松天然林的胸径和树高在各坡向都表现为135°方向自相关部分的空间异质性最显著；而冠幅和材积除了阳坡以外,平坡和阴坡都表现为90°方向最显著,这为红松人工林的天然化经营提供了可靠的理论依据和数据支持。分析了红松林的空间分布规律和特征,提出了林木生长空间模型GWR。拟合结果表明,GWR模型的模拟效果要好于OLS模型；模型检验表明,GWR模型的各项指标优于OLS模型,这说明基于空间格局的模型更适合对林木生长因子进行预测分析。在土层0～20cm中,红松天然林所有基础养分随着海拔高度的增加均有明显的空间异质性,红松纯林和红松针阔叶混交林则不明显；在土层20-40cm中,红松纯林和红松针阔叶混交林只有与公因子F3存在相关性的基础养分表现出空间异质性。草本植被和灌木的数量在空间分部上不存在明显的异质性,其平均高和平均冠幅存在异质性。
【作者】吴瑶；
【导师】李凤日；
【作者基本信息】东北林业大学，森林经理学，2014，博士
【关键词】红松林；空间统计分析；林木空间分布格局；空间异质性；GWR模型；

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